丝网印刷油墨概论

2016-10-10陆刚

网印工业 2016年9期

文　陆刚

丝网印刷油墨概论

文陆刚

随着丝网印刷技术的飞速发展，也带动了丝网印刷油墨生产技术的不断提升，包括不同功能、不同应用的丝网印刷油墨，出现了丝网印刷油墨产品百花齐放的热闹景象。许多油墨生产厂家纷纷把注意力投向了丝网印刷油墨市场，目前已经形成激烈的竞争氛围，有竞争就有进步，目前更有技术成熟的油墨生产商开始不断研发出各种特殊的丝网印刷油墨以满足新时代的印刷需求。

丝网印刷油墨的性能特点

丝印油墨应满足储备、印刷、耐用、经济及安全等方面的要求，但就技术性能来说，主要是印刷适性和应用适性。印刷适性也叫作业特性，总的来说，油墨在印刷中应能顺利地从印版漏印到承印物上，在丝网上不堵网，在承印物上干燥快，印迹再现性好。印刷适性的影响因素很复杂，约有60个变量，丝网印刷油墨主要的性能特点如下：

粘度

粘度是油墨内部阻碍其相对流动的一种特性。粘度单位为帕秒（Pa·s）。丝印油墨的粘度，在各类油墨中属中高水平。粘度又称内摩擦，是一层流体对另一层流体作相对移动时所产生的阻力。它是流体内部阻碍其流动的一种特性。粘度对印刷效果影响很大。粘度过大，会使油墨转移发生困难，印迹完整性、附着牢度及光泽度都会变差，甚至造成拉丝、网节缺墨及堵网等毛病；粘度过小，会使印迹扩大，清晰度差，易脏印版和印品。加溶剂、稀释剂或增塑剂，可降低粘度；加填料、颜料、硅化物，能提高粘度。

触变性

触变性是指液体由于应力粘度降低而后又恢复其原来粘度的能力。在丝印过程中，表现为油墨在静止一定时间后变稠，粘度变大，搅动后又变稀，粘度也变小的一种可逆现象。因为，油墨中颜料颗粒的外形是不规则的，尽管吸附了一层连结料，也是一种不规则的圆球。所以，在静止一定时间后，颜料颗粒就会接触或相距很近，造成相互吸引，阻碍颗粒的自由活动，油墨就变稠、变粘。丝网印刷油墨的触变性越小越好。通常油墨的制备粘度大于4Pa·s，而使用粘度，需视丝网目数、图形尺寸、印刷速度、承印面性能及印刷温度等情况适当调整，允许在1-100Pa·s范围内变化。为消除这种不利因素，在印刷之前，要充分搅拌油墨，使之恢复常态，然后进行印刷。油墨中连结料多，颜料少，触变性也小，反之则触变性大。另外连结料的不同对触变性影响也很大，如聚合植物油所制作的油墨，其触变性小，如高分子树脂作连结料，其触变性大。

丝印油墨有着良好的触变性，外形呈稀松浆状态，其特点在于当油墨处于静止时，其流动性差，一旦受外力作用，该墨流动性陡增，所以使用油墨刮印时，可以通过印版网孔，能在承印物上迅速流平，形成图像。就是这样一种特性，导致墨膜不会在干燥后残留丝印的痕迹，又不会导致印出图像外溢扩大。丝印油墨要满足上述要求，活性单体的粘度要小，撤粘能力要强，而且它在油墨中的用量尽可能大些。因网印墨膜厚度大，着色剂的用量可以减至最低限度。即使其用量降至5%左右，油墨仍然可获得相对不透明的色调。

屈服值

屈服值是指对流体加一定外力，从弹性变形到流动变形的界限应力，也是油墨开始层流时必须施加的最低应力。屈服值是油墨开始流动所需的最小剪切应力。屈服值太大，油墨发硬，不易打开，输墨不便，流平性差；屈服值太小，印刷细线和网点再现性差。丝印墨层较厚，故屈服值不能太小。印刷精细线条时，屈服值宜取高值。

流动性

油墨的流动性，在平、凸印刷中常用流动度的概念来描述，它是在平行板加压情况下，测量一定量的油墨在规定时间内铺展开的直径，作为流动度的数值。而对丝印来说，用流动性的概念更为方便。流动性是油墨的粘度、屈服值及触变性综合反应的结果，表示油墨在无外力作用下本身所具有的流动性能。丝印油墨的流动性太大，油墨的转移难以控制，会出现自漏、糊背以及沿刮墨方向的滋墨等弊病；反之细线印刷困难、印迹光泽不良，甚至网结缺墨。适当的流动性应是油墨在丝网上不因自重而漏滴，印迹表面应不露网结。油墨的流动度可以看作是在无外力作用下，一定量的油墨在一定时间内和一定的平整面上自然流动的程度。油墨的流动度可以衡量油墨的稀稠。油墨的流动度大，印迹易扩大，使间隙小的细线条分辩不清以至合并；流动度小，印迹中线条易断线缺墨，印刷也困难。

表面张力

油墨的表面张力关系到油墨的转移性能和印迹在承印面上的稳定性。这种关系，在光面材料，特别是塑料表面上印刷时，显得更为突出。例如，当油墨的表面张力大于承印面的表面张力较多时，印迹会收缩，甚至出现鱼眼状的小孔；若承印面与油墨的表面张力相近，而网版的表面张力又大于承印面的表面张力时，印刷会出现堵网现象。这些情况，可借添加表面活性剂、微晶石蜡、硅化物等加以调整，使油墨的表面张力等于或小于承印面的表面张力，以获得良好的印刷效果。

细度

细度是指颜料、填料等固体粉末在连结料中的分散程度，表示油墨中颜料及其它固体原料颗粒的大小，及其这些颗粒在连接料中分布的均匀程度的指标。可用细度计把适当调稀后的油墨从细度计凹槽的最深处刮到平处，立即对光倾斜15°观察。看油墨中颗粒至少15个在某一刻度范围内，其值即为该油墨的细度。油墨的细度与固体粉末的细度是不一样的，后者指粉末的基本颗粒尺寸，它是很小的。其中一般颜料的基本颗粒尺寸小于1μm，实际上颜料以若干基本颗粒粘连一起的聚集体状态（尺寸可达50μm）加入到油墨的连结料中，经研磨，聚集体分散开，分散得愈好，油墨颗粒（细度）愈小。一般油墨的细度为5μm左右，特细的可达1-2μm。细度会影响到墨膜的光泽及油墨的流变性。

可塑性

可塑性是指受外力作用变形后，能完全或部分保持其变形的性质。丝印油墨是介于流体和半固体之间的浓稠悬浮胶体，所以它既有流动性，也有可塑性。颜料和其它固体含量高，油墨就显得稠，可塑性就大；颜料和其它固体含量低，油墨就稀薄，可塑性就小。丝印油墨要求有一定的可塑性，以保持印刷的精度，否则印刷的线条极易扩大。

丝网印刷油墨的常用助剂

水性油墨与溶剂型油墨相比，其环保性能更进了一步。它不仅不含芳香烃溶剂，而且VOC也大大减少了，但依然无法做到零含量，仍含有少量醇、醚甚至有机胺类。它对环境影响较小，主要是污染车间空气。油墨生产厂商向印刷企业推广水墨产品常提到pH值低容易造成油墨结块，pH值高的话其粘度则相对较低。pH值稳定剂主要是用来调节水墨pH值。

丝印油墨良好的适印性能离不开油墨助剂，为保证印品的质量，丝印油墨的印刷适性调整尤为重要，不同的印刷方式、印刷品质、印刷环境，就需要不同的印刷助剂。

添加剂包括有消泡剂、流平剂、耐磨剂、消光剂等等，都应根据使用说明书作适当添加，选用不当时，会造成印刷性差、光泽不良、干燥过慢、附着力下降等不良后果。固化剂、催干剂应根据使用比例准确添加，否则会增加油墨结皮，产生附着力不良效果。调墨油通常用于金、银墨制作，墨膜透明度增加，墨膜光泽提高，墨膜罩等作用，加入调墨油后，应相应加入合适比例稀释剂以防造成不良印刷效果。

一般在印刷过程中应检测水墨pH值变化，当pH值低于8时应加入适量的pH值稳定剂，从而使水墨保持良好的印刷状态。水性油墨的pH值是以中性为标准，pH值调整在8.5时其流动性、光泽度达到最佳状态，但在印刷过程中由于胺类溶剂的挥发，水墨粘度会迅速增高，光泽度下降，流动性变差，以至会出现大量的不合格产品，如调整pH值，需加入胺类溶剂，而且在印刷过程中要进行不断检测，稍有不慎废品就会出现，而且整个车间充满难闻的气味，这样的产品在印刷适性中被视为不良，如水墨的pH值在7-8之间，水墨的稳定性最好，用户可以加入纯净水作溶剂降低粘度，这样不会增加成本，还会使水墨的树脂味道降低。水墨粘度过高、pH值偏低、印刷速度较快和印刷技术人员加水过多，都容易产生气泡。气泡比较大时会出现印刷品露白、上墨量少等现象，严重影响印刷质量。一般在水墨中加抑泡剂和表面消泡剂两种混合使用，以解决水墨起泡现象。水性油墨有着pH值稳定剂、慢干剂、消泡剂、冲淡剂等多种助剂。pH值稳定剂主要是用来调节和控制水性油墨的pH值，使其稳定在8.0-9.5范围之内，同时它还可调节油墨的黏度，并对油墨进行稀释。一般来说，在印刷过程中每隔一定时间就应该加入适量的pH值稳定剂，使水性油墨保持良好的印刷状态。

催干剂又名干燥剂或简称干油、燥油等，是油墨非常重要的一类助剂。对于氧化聚合型油墨，干燥剂的加入，能使具有不饱和双键的物质加速结膜的过程。此类干燥剂多是金属氧化物，催干性能与金属类型有关；防干剂也称抗氧剂或反氧化剂，当油墨配方中采用一些催干性能强的颜料在轧制时会有结膜现象，使油墨难以轧细，在存放时由于油墨表面与空气接触发生了氧化而结皮，有时甚至变干而不能使用，在印刷机上也会发生结皮干固的倾向，所以在油墨中可以适当地加入抑制性的填充料或降低干性的材料如凡士林、蜡质等。但是有时使用这些方法亦不能完全克服这些问题，这时可以加入适量的防干剂，以延缓干性油的氧化聚合。

慢干剂可以抑制和减缓水性油墨的干燥速度，起到保湿作用，防止油墨在印版或者网纹辊上发生干燥，减少堵版和糊版等印刷故障的发生，控制好慢干剂的用量，一般应控制在总墨量的1%-2%之间，如果加入量过多，油墨干燥不彻底，印刷品就会粘脏或产生异味。

消泡剂的作用是抑制和消除气泡的产生。消泡剂包括硅系和非硅系，前者用途广泛，硅系消泡剂虽然有较好的效果，但过量使用会导致油墨的粘着不良。一般来说，当水性油墨的黏度过高、pH值过低，或者当印刷机运转速度比较快时就容易产生气泡，如果产生的气泡量比较大就会出现漏白、墨色不均匀，势必会影响到印刷品的质量。

减粘剂的使用目的在于减低油墨的粘性，改善油墨的流动性和拉丝性，适量加减粘剂可提高油墨印刷操作适性，但若过量添加，会使油墨均匀性变差，影响再现性能。

稀释剂的作用主要是降低油墨粘性，使油墨变稀，从而增加流动性能。在印刷过程中往往由于油墨的粘度过大或因纸张质量较次，会产生拉纸毛、掉版等毛病，影响印刷的正常进行，在这种情况下，除用减粘剂减低油墨的粘性外，有时还需加入少量稀释剂，以降低油墨的稠度，对稀而粘的油墨，还是用减粘剂比较好。增稠剂能增加油墨体系的稠度，降低油墨中固体粒子的沉降性，避免稀墨的沉积结块，也能改变油墨的流变性，提高印刷适性。

增塑剂是使油墨柔软的助剂，对挥发干燥型油墨有很好的效果，但添加过量会使树脂软化，导致承印物粘连。增塑剂对反应型油墨没有效果。增塑剂的选用应注意与油墨体系的相容性及耐久性，后者又与其挥发性、抗迁移性、耐光性、耐热性及耐寒性等性能有关。

防脏剂指防止印刷时印品上的油墨蹭脏粘污到另一张印品背面上的助剂，也可以防止成堆的印品粘在一起。反胶化剂由于太稠或因连接料聚合度过高所形成的胶化，可加入适当的稀释、溶解性物质（脂肪烃、酯、酮等）来克服，能使胶态的油墨恢复流变性能的物质，可称为反胶化剂，反胶化剂的加量以不超过5%为度，已胶化的油墨在加入反胶化剂解胶后，最好及时使用，否则，仍有可能返胶；分散剂是促进颜料在连接料中分散的助剂，颜料分散得好，会提高油墨的浓度和鲜明度，使均匀度较好，减少斑点的发生。

丝网印刷油墨的行业市场发展

随着我国国民经济的飞速发展，印刷包装业的繁荣带动了油墨制造业的快速成长，使得我国近十年迅速崛起成为世界油墨制造大国之一，目前国内油墨产业规模正以10%以上的速度持续快速增长。近些年，中国印刷行业已经进入了微利时代，行业的再次洗牌，将印刷行业的中心从东部等沿海城市行西北部开始转移。在新一轮的洗牌下，必将会出现一些类竞争力强、技术过硬、产业集中化的优质企业，印刷企业将出现一系列的集团化的大型企业和产业集中群，所以企业要想在未来的重组和并购之中取得先机，就必须时时把握业界动脉，把握最新技术。油墨行业近年的发展使行业显现一片繁荣，但同时也应该看到行业发展中的不足之处，企业规模不大，单个企业市场占有率不高、技术创新能力不强、国内生产的油墨环保性不强、高档产品供应不足、油墨技术人才缺乏等严重的阻碍了油墨行业的发展，为此，行业也采取了一系列的措施来加强巩固油墨行业的发展，如，加大行业的科技投入，加强环保油墨的开发，油墨的研制开发应以自主创新为主攻方向；加强油墨理论研究和科技人才的培养等等，均取得不错的成效，才使得油墨行业发展显现一片繁荣景象。

丝网印刷所使用的油墨分类很广，这是由于丝网印刷本身的特点所决定的。丝网印刷除了水与空气它能接受几乎所有的承印物，其惊人的印刷适性可见一般，故人们习惯性的称其为万能印刷。所以丝网印刷本身在油墨的使用上并不挑剔，这就使得丝印油墨的种类就显得异常的繁多。丝网印刷长久以来一直被人们扣上高污染的帽子，究其原因不光是洗网水、感光剂等丝印特有用品，丝印油墨所造成的污染也占了很大的比重。随着社会的发展人们对于环保的重视程度不断的提高，节能减排的科学发展观深入人心。如今的丝网印刷业内无污染的绿色油墨正大行其道，UV油墨的比重正在逐年的增加，正在成为市场上的主流产品。

长久以来，大多数油墨制造商都或多或少的选择从中国进口原材料，这一系列的举措造成油墨的原料供求关系发生了变化，导致短期供应趋紧，使油墨价格不断上涨，这也给油墨制造企业带来了严峻的考验。另外很重要的一点是随着石油产品价格的直线上升，油墨制造成本理所当然的随着油价的攀升而上涨，这也对油墨的生产成本造成了一定的影响。

UV油墨是一种由低聚物、单体、颜料、光引发剂和各种添加剂组成的油墨。目前使用的大多数UV油墨都是以丙烯酸酯预聚物的无辐射固化为基础的。如今UV丝网油墨能够用来生产各种印刷品，例如：招贴画、容器、CD、金属、车身船身广告以及各种工业产品。根据各个市场对图像的户外耐久性、化学抵抗性、冷/热抵抗力、防水性以及灵活性的不同要求，各大油墨生产厂家设计并生产出了各种类型的UV油墨。当今的大多数油墨制造商都一致认为UV油墨在环保、健康和安全等方面比传统的溶剂型油墨具有更强的优势：它不含重金属、VOC的排放量和有害溶剂挥发量较低；在印刷和网布清洗/回收过程中不需要用太多的刺激性清洗剂，大大减少了印刷和网版清洗回收过程中刺激性清洗剂的使用量；油墨的固化效率较一般油墨要高，与溶剂型和水性油墨使用的热能干燥器相比，UV干燥器消耗的能源少的多，并且避免了对NVP等容易造成污染的添加剂的使用。

美国是最早使用UV油墨进行丝网印刷的国家之一。丝印UV油墨在美国市场上的占有率在丝印油墨的总销售量中占到了60-65%。丝印UV油墨的年平均增长率已经达到了4%左右。与之相反的是，欧洲也很早就开始使用丝印UV油墨，但是普及率没有美国这么高。目前在欧洲，有45-40%的印刷厂在使用UV油墨。而在亚洲溶剂型油墨更受厂家的欢迎使用频率超过了60%。主要原因是亚洲地区的印刷企业大多追求低廉的成本和劳动力且对环保没有足够的重视，因此UV油墨到目前为止并没有达到欧美发达国家的使用率。

UV油墨在各个方面都有着传统油墨不可比拟的优势。丝印UV油墨自从被开发出来以后已经对印刷业产生了深远的影响，使得整个印刷界发生了翻天覆地的变化。尤其是在社会广泛呼吁环保、可持续发展的现在，UV油墨在我国丝印油墨市场必将占有更多的市场份额。

目前的环境政策的影响、固化油墨（UV）和涂料的使用、数字印刷的增长和市场对高质量高生产力油墨需求量的增加，这四个主要趋势在推动着丝印油墨业向前发展，在所有领域，丝网印刷厂都发现丝印油墨的性能直接影响到了企业的经济效益。越来越多的制造商参与到了发绿色UV油墨的过程中，制造商希望能借此实现丝网印刷工艺的可持续性长远发展，然而要实现这个目标不仅需要得到技术的支持，而且还需要印刷厂家提高对于环保的重视，厂家使用不是最终动力，客户选择使用才是最终动力。更多的使用可再生资源并且大力提倡对油墨进行回收再利用。归根到底印刷企业的支持才是油墨业健康发展的真正推动力。